一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉制造技术

一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，涉及碳纤维预氧化领域。本实用新型专利技术实施例的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其包括用于容纳原丝的炉膛，用于牵引原丝的牵伸系统，用于对原丝进行红外加热的红外加热装置，用于对原丝进行热加热的电热丝加热装置，以及用于在炉膛内形成对流空气的通风系统，牵伸系统、红外加热装置、电热丝加热装置和通风系统设置于炉膛内。该调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉通过红外加热纤维内部，热风加热纤维外层，结合对流控温纤维外层，保证氧向纤维内部的渗透，最终达到调控预氧丝均质化的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉
本技术涉及碳纤维预氧化领域，具体而言，涉及一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉。
技术介绍
碳纤维是指含碳量在90％以上的高拉伸强度、高拉伸模量纤维，其具有低密度、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等诸多优点，广泛应用于武器、航空航天、建筑、汽车舰船、医疗及工业设备、体育休闲产品等领域。目前主要使用聚丙烯腈纤维(polyacrylonitrilefiber，PAN)制备高性能碳纤维，即PAN基碳纤维。碳纤维的生产步骤一般包括聚合、纺丝、预氧化、碳化、后处理等步骤。现在工业生产的碳纤维的最高拉伸强度约为7.2GPa，是理论值的4％左右，为了进一步提高碳纤维的强度等性能，相关研究提出碳纤维的生产需以四化为基础，即细旦化，细晶化，均质化，洁净化。均质化是指纤维的结构和性能径向分布基本均匀，无明显的皮芯结构，只有预氧丝均质化，才能得到致密化的碳纤维。预氧化是制备PAN基碳纤维必不可少的重要步骤，其目的在于通过预氧化将线型的聚丙烯腈分子转变为梯形结构，以提高碳化过程中纤维的热稳定性。大量研究表明，氧在纤维的径向分布梯度是影响预氧丝均质化，形成皮芯结构的主要因素之一。传统的预氧化过程中，随着环化反应的进行，纤维外层形成致密的网状梯形结构，阻碍了空气中的氧向纤维内部扩散，使预氧丝皮层氧化充分甚至过度，而芯部却预氧化不足，影响纤维内部的环化反应，使纤维芯部结构转变受阻，造成纤维芯部结构疏松，形成皮芯结构。而疏松的芯部在碳化过程中，会在碳纤维芯部形成空洞，成为碳纤维拉伸时的断裂点，影响碳纤维的力学性能。因此，需要一种能够调控碳纤维预氧丝均质化的方法。
技术实现思路
本技术实施例提供一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，通过红外加热纤维内部，热风加热纤维外层，结合对流控温纤维外层，保证氧向纤维内部的渗透，最终达到调控预氧丝均质化的目的。本技术的实施例是这样实现的：一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其包括用于容纳原丝的炉膛，用于牵引原丝的牵伸系统，用于对原丝进行红外加热的红外加热装置，用于对原丝进行热风加热的电热丝加热装置，以及用于在炉膛内形成对流空气的通风系统，牵伸系统、红外加热装置、电热丝加热装置和通风系统设置于炉膛内。在本技术较佳的实施例中，上述红外加热装置平行位于原丝的外圆周周围。在本技术较佳的实施例中，上述红外加热装置通过挂架安装于炉膛内。在本技术较佳的实施例中，上述预氧化炉还包括反射装置，反射装置布置于红外加热装置远离原丝的周围。在本技术较佳的实施例中，上述预氧化炉还包括滤波装置，滤波装置位于原丝与红外加热装置之间。在本技术较佳的实施例中，上述红外加热装置为红外加热管或红外加热板。在本技术较佳的实施例中，上述通风系统包括沿炉膛的内壁设置的风道，以及往风道内吹气的鼓风机，位于炉膛相对两侧的风道开设有风口。在本技术较佳的实施例中，上述电热丝加热装置于风道内。在本技术较佳的实施例中，上述炉膛开设有进风口和出风口，进风口与出风口相对设置。在本技术较佳的实施例中，上述牵伸系统包括牵伸辊装置和张力自动控制装置，牵伸辊装置与原丝的一端连接，并沿轴向牵伸，张力自动控制装置用于控制原丝的牵伸张力。本技术实施例的有益效果是：本技术实施例的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其包括用于容纳原丝的炉膛，用于牵引原丝的牵伸系统，用于对原丝进行红外加热的红外加热装置，用于对原丝进行热风加热的电热丝加热装置，以及用于在炉膛内形成对流空气的通风系统，牵伸系统、红外加热装置、电热丝加热装置和通风系统设置于炉膛内。该调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉通过红外加热纤维内部，热风加热纤维外层，结合对流控温纤维外层，保证氧向纤维内部的渗透，最终达到调控预氧丝均质化的目的。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为聚丙烯腈的红外吸收光谱图；图2为本技术实施例提供的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉的结构示意图；图3为本技术实施例提供的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉的工作结构示意图。图标：100-预氧化炉；101-炉膛；102-控制板；103-保温层；104-鼓风机；105-进风口；106-电热丝加热装置；107-灯管挂架；108-牵伸负载；109-风道；110-PAN原丝；111-红外加热管；112-原丝挂架；113-出风口；120-牵伸系统；130-红外加热装置；140-通风系统。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。下面对本技术实施例的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉进行具体说明。本实施例提供一种调控碳纤维预氧丝均质化的方法，本申请对原丝不做具体限定，可以是任何能够制备碳纤维的原丝，本实施例采用PA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，其包括用于容纳原丝的炉膛，用于牵引所述原丝的牵伸系统，用于对所述原丝进行红外加热的红外加热装置，用于对所述原丝进行热风加热的电热丝加热装置，以及用于在炉膛内形成对流空气的通风系统，所述牵伸系统、所述红外加热装置、所述电热丝加热装置和所述通风系统设置于所述炉膛内。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，其包括用于容纳原丝的炉膛，用于牵引所述原丝的牵伸系统，用于对所述原丝进行红外加热的红外加热装置，用于对所述原丝进行热风加热的电热丝加热装置，以及用于在炉膛内形成对流空气的通风系统，所述牵伸系统、所述红外加热装置、所述电热丝加热装置和所述通风系统设置于所述炉膛内。


2.根据权利要求1所述的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，所述红外加热装置平行位于所述原丝的外圆周周围。


3.根据权利要求2所述的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，所述红外加热装置通过挂架安装于所述炉膛内。


4.根据权利要求2所述的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉还包括反射装置，所述反射装置布置于所述红外加热装置远离所述原丝的周围。


5.根据权利要求1所述的调控碳纤维预氧丝均质化的预氧化炉，其特征在于，所述预氧化炉还包括滤波装置，所述滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志鹏，王俊峰，姚冬，王永国，李超，吴海南，
申请(专利权)人：河南永煤碳纤维有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41